JPH0737993A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number
JPH0737993A
JPH0737993A JP5179433A JP17943393A JPH0737993A JP H0737993 A JPH0737993 A JP H0737993A JP 5179433 A JP5179433 A JP 5179433A JP 17943393 A JP17943393 A JP 17943393A JP H0737993 A JPH0737993 A JP H0737993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
type source
channel
mis transistor
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5179433A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Takao
義弘 鷹尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP5179433A priority Critical patent/JPH0737993A/ja
Publication of JPH0737993A publication Critical patent/JPH0737993A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、NチャネルMISトランジスタとP
チャネルMISトランジスタとを備え、低温で動作させ
る半導体装置において、チャネル長の短い高密度・高集
積の場合においても高速動作することができる半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】p型ウェル12及びn型ウェル14上に、ゲー
ト酸化膜22、32を介して幅0.2μmのゲート電極
24、34が形成され、これらの側壁には幅50nmの
サイドウォール26及び幅100nmのサイドウォール
36がそれぞれ形成されている。NチャネルMOSトラ
ンジスタ40のゲート電極24とn+ 型ソース・ドレイ
ン領域18a、18bとの重複部分及びPチャネルMO
Sトランジスタ42のゲート電極34とp+ 型ソース・
ドレイン領域28a、28bとの重複部分のチャネル長
方向の長さは、非常に短く、かつ両者がほぼ等しい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に係り、特に低温で動作させるNチャネルMIS
(Metal Insulator Semiconductor )トランジスタとP
チャネルMISトランジスタとを備えたCMIS(Comp
lementary MIS )トランジスタ及びその製造方法に関す
る。
【0002】CMISトランジスタ、特にCMOS(Co
mplementary Metal Oxide Semiconductor )トランジス
タは、その低消費電力性からLSIデバイスの中でも重
要性が高いものである。従って、その高速・高集積のL
SI回路の実現のため、MOSトランジスタの微細化が
進められている。ところで、MOSトランジスタの微細
化に伴う内部電界の増大は、低電源電圧化を図ることに
より緩和されてきたが、十分なオン/オフ比をとるため
には、閾値が一定の電圧以上であることが要求される。
このため、MISトランジスタの微細化を進めても、一
定のチャネル長以下になると高速化を進めることができ
なくなる。
【0003】一方、MOSトランジスタを液体窒素温度
付近の低温で動作させると、サブスレッショルド特性の
改善や、キャリア移動度、飽和速度の向上が生じるた
め、さらなる低電源電圧化・高速化が可能となる。ま
た、CMOSにとっての大きな弱点であるラッチアップ
が発生しない等の利点もある。従って、低温動作CMO
Sトランジスタは、将来の高速・高集積のLSI回路と
して大きな期待が掛けられている。
【0004】
【従来の技術】従来のCMOSトランジスタの製造方法
の概略を説明する(M.Kakumu, et al.,IEEE Trans. Ele
ctron Devices, ED-39, pp370, 1992 参照)。まず、半
導体基板表面のNチャネルMOSトランジスタ形成予定
領域及びPチャネルMOSトランジスタ形成予定領域
に、それぞれ不純物濃度の低いp型ウェル及びn型ウェ
ルを選択的に形成した後、これらp型ウェル及びn型ウ
ェル上にゲート酸化膜を介して第1及び第2のゲート電
極をそれぞれ形成する。続いて、全面に絶縁層を堆積し
た後、異方性エッチングを行い、第1及び第2のゲート
電極側壁に絶縁層からなる第1及び第2のサイドウォー
ルをそれぞれ形成する。
【0005】次いで、NチャネルMOSトランジスタ形
成予定領域のみ開口されたレジストパターン並びに第1
のゲート電極及びその側壁の第1のサイドウォールをマ
スクとして、n型不純物イオンをイオン注入する。ま
た、PチャネルMOSトランジスタ形成予定領域のみが
開口されたレジストパターン並びに第2のゲート電極及
びその側壁の第2のサイドウォールをマスクとして、p
型不純物イオンをイオン注入する。
【0006】続いて、アニール処理を行い、注入したn
型不純物イオン及びp型不純物イオンを活性化し、p型
ウェル表面にn+ 型ソース・ドレイン領域を、n型ウェ
ル表面にp+ 型ソース・ドレイン領域をそれぞれ形成す
る。こうして、NチャネルMOSトランジスタとPチャ
ネルMOSトランジスタとを有するCMOSトランジス
タを作製する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法に
よって作製したCMOSトランジスタの一部を拡大する
と、図5及び図6に示すようになる。即ち、Nチャネル
MOSトランジスタにおいては、図5(a)、図6
(a)に示されるように、p型ウェル52表面にn+
ソース・ドレイン領域54が形成され、またp型ウェル
52上にゲート酸化膜56を介して第1のゲート電極5
8が形成され、更にその第1のゲート電極58側壁に第
1のサイドウォール60が形成されている。
【0008】他方、PチャネルMOSトランジスタにお
いては、図5(b)、図6(b)に示されるように、n
型ウェル62表面にp+ 型ソース・ドレイン領域64が
形成され、またn型ウェル62上にゲート酸化膜66を
介して第2のゲート電極68が形成され、更にその第2
のゲート電極68側壁に第2のサイドウォール70が形
成されている。
【0009】従来の製造方法においては、第1及び第2
のゲート電極58、68側壁の第1及び第2のサイドウ
ォール60、70は、同一工程において同時に形成され
るため、第1のサイドウォール60と第2のサイドウォ
ール70とは同じ幅を有している。ところが、p型ウェ
ル52及びn型ウェル62表面にそれぞれ注入され、n
+型ソース・ドレイン領域54及びp+ 型ソース・ドレ
イン領域64を形成するn型不純物及びp型不純物はそ
の拡散係数が異なる。例えばp型不純物であるB(硼
素)はn型不純物であるAs(砒素)よりもその拡散係
数が大きい。このため、アニール処理によってこれらの
不純物が拡散されると、Bが添加されたp+ 型ソース・
ドレイン領域64の横方向への拡散長は、Asが添加さ
れたn+ 型ソース・ドレイン領域54の横方向への拡散
長よりも長くなる。
【0010】従って、図5(a)に示されるように、N
チャネルMOSトランジスタにおいて、n+ 型ソース・
ドレイン領域54と第1のゲート電極58との重複部分
をできるだけ小さくするようにサイドウォール60の幅
を調整すると、他方のPチャネルMOSトランジスタに
おいては、図5(b)に示されるように、p+ 型ソース
・ドレイン領域64と第2のゲート電極68との間に大
きな重複部分ができてしまう。このような重複部分は、
+ 型ソース・ドレイン領域64と第2のゲート電極6
8との間に容量を生じさせ、CMOSトランジスタの高
速動作を阻害することになる。この問題は、特にチャネ
ル長の小さい高密度・高集積のCMOSトランジスタに
おいて、顕著となる。
【0011】また、図6(b)に示されるように、Pチ
ャネルMOSトランジスタにおいて、p+ 型ソース・ド
レイン領域64と第2のゲート電極68との重複部分が
できるだけ小さくなるように第2のサイドウォール70
の幅を調整すると、他方のNチャネルMOSトランジス
タにおいて、図6(a)に示されるように、n+ 型ソー
ス・ドレイン領域54の横方向の拡散が第1のゲート電
極58端部に達せず、n+ 型ソース・ドレイン領域54
と第1のゲート電極58との間に不純物濃度の低いオフ
セット領域72が生ずる。CMOSトランジスタを低温
動作させる場合、低温では不純物はフリーズアウトする
ため、このようなオフセット領域72は高抵抗部とな
り、CMOSトランジスタの高速動作を阻害することに
なる。
【0012】そこで本発明は、NチャネルMISトラン
ジスタとPチャネルMISトランジスタとを備え、低温
で動作させる半導体装置において、チャネル長の短い高
密度・高集積の場合においても高速動作することができ
る半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。尚、本発明と関連する公知技術として、特開昭6
3−226055号、特開昭63−246865号、特
開平1−272147号の各公報記載の発明がある。こ
れらの発明は、「LDD構造を有するNMOS半導体素
子と埋込みチャネルLDD構造を有するPMOS半導体
素子との電気的特性のバランスに秀でたCMOS半導体
装置を提供すること」又は「LDD構造を採用するCM
OSを有する半導体集積回路装置において、nチャネル
MISFETの耐圧を確保すると共に、pチャネルMI
SFETの電流駆動力を向上することが可能な技術を提
供すること」を目的とする点で、本発明とは本質的に異
なるものであるが、その一部には共通する点もあるた
め、その具体的な差異については本発明の実施例におい
て説明する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題は、Nチャネル
MISトランジスタとPチャネルMISトランジスタと
を備え、低温で動作させる半導体装置において、前記N
チャネルMISトランジスタの第1のゲート電極及び前
記PチャネルMISトランジスタの第2のゲート電極の
側壁に、それぞれ第1及び第2のサイドウォールが形成
されており、前記PチャネルMISトランジスタの前記
第2のサイドウォールの幅が、前記NチャネルMISト
ランジスタの前記第1のサイドウォールの幅よりも広い
ことを特徴とする半導体装置及びその製造方法によって
達成される。
【0014】また、上記の半導体装置において、前記N
チャネルMISトランジスタのn型ソース・ドレイン領
域及び前記PチャネルMISトランジスタのp型ソース
・ドレイン領域が、それぞれ単一不純物濃度領域からな
っていることを特徴とする半導体装置及びその製造方法
によって達成される。また、上記の半導体装置におい
て、前記NチャネルMISトランジスタにおける前記第
1のゲート電極と前記n型ソース・ドレイン領域との重
複部分のチャネル長方向の長さと、前記PチャネルMI
Sトランジスタにおける前記第2のゲート電極と前記p
型ソース・ドレイン領域との重複部分のチャネル長方向
の長さとが、ほぼ等しいことを特徴とする半導体装置に
よって達成される。
【0015】また、上記の半導体装置において、前記N
チャネルMISトランジスタにおける前記第1のゲート
電極端部と前記n型ソース・ドレイン領域のチャネル側
端部とがほぼ一致し、かつ前記PチャネルMISトラン
ジスタにおける前記第2のゲート電極端部と前記p型ソ
ース・ドレイン領域のチャネル側端部とがほぼ一致して
いることを特徴とする半導体装置によって達成される。
【0016】また、上記の半導体装置において、前記P
チャネルMISトランジスタの前記第1のゲート電極及
び前記NチャネルMISトランジスタの前記第2のゲー
ト電極のゲート長が、それぞれ1μm以下であることを
特徴とする半導体装置によって達成される。更に、上記
課題は、NチャネルMISトランジスタとPチャネルM
ISトランジスタとを備え、低温で動作させる半導体装
置の製造方法において、半導体基板表面の前記Nチャネ
ルMISトランジスタ形成予定領域及び前記Pチャネル
MISトランジスタ形成予定領域上に、ゲート絶縁膜を
介して第1及び第2のゲート電極をそれぞれ形成する工
程と、全面に、第1の絶縁膜を形成する工程と、前記N
チャネルMISトランジスタ形成予定領域のみ開口され
た第1のレジストパターンを形成した後、前記第1のレ
ジストパターンをマスクとして前記第1の絶縁膜をエッ
チングして、前記第1のゲート電極側壁に第1のサイド
ウォールを形成する工程と、前記第1のゲート電極及び
前記第1のサイドウォール並びに前記第1のレジストパ
ターンをマスクとしてイオン注入を行い、前記Nチャネ
ルMISトランジスタ形成予定領域にn型ソース・ドレ
イン領域を形成する工程と、前記第1のレジストパター
ンを除去した後、全面に、第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記PチャネルMISトランジスタ形成予定領域の
み開口された第2のレジストパターンを形成した後、前
記第2のレジストパターンをマスクとして前記第1及び
第2の絶縁膜をエッチングして、前記第2のゲート電極
側壁に、前記第1のサイドウォールより幅の広い第2の
サイドウォールを形成する工程と、前記第2のゲート電
極及び前記第2のサイドウォール並びに前記第2のレジ
ストパターンをマスクとしてイオン注入を行い、前記P
チャネルMISトランジスタ形成予定領域にp型ソース
・ドレイン領域を形成する工程と、前記第2のレジスト
パターンを除去した後、全面に第3の絶縁膜を形成する
と共にアニール処理を行い、前記n型ソース・ドレイン
領域及び前記p型ソース・ドレイン領域に注入したイオ
ン種を活性化する工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法によって達成される。
【0017】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1及び第2の絶縁膜の膜厚をそれぞれ制御し
て、前記第1のサイドウォールの幅が前記n型ソース・
ドレイン領域の横方向の拡散長以下となるようにし、か
つ前記第2のサイドウォールの幅が、前記p型ソース・
ドレイン領域の横方向の拡散長以下となるようにするこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成され
る。
【0018】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1及び第2のサイドウォールの幅をそれぞれ
制御して、前記第1のゲート電極と前記n型ソース・ド
レイン領域との重複部分のチャネル長方向の長さと、前
記第2のゲート電極と前記p型ソース・ドレイン領域と
の重複部分のチャネル長方向の長さとが、ほぼ等しくな
るようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成される。
【0019】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1及び第2の絶縁膜の膜厚をそれぞれ制御し
て、前記第1のサイドウォールの幅が、前記n型ソース
・ドレイン領域の横方向の拡散長とほぼ一致するように
し、かつ前記第2のサイドウォールの幅が、前記p型ソ
ース・ドレイン領域の横方向の拡散長とほぼ一致するよ
うにすることを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
【0020】
【作用】本発明では、PチャネルMISトランジスタ形
成予定領域において、第1の絶縁膜のエッチングにより
第1のゲート電極側壁に第1のサイドウォールを形成
し、NチャネルMISトランジスタ形成予定領域におい
て、第1及び第2の絶縁膜のエッチングにより第2のゲ
ート電極側壁に第2のサイドウォールを形成するため、
第2のサイドウォールの幅が第1のサイドウォールの幅
より広くなるように制御することができる。
【0021】このため、p型ソース・ドレイン領域の横
方向への拡散長がn型ソース・ドレイン領域の横方向へ
の拡散長よりも大きい場合、第1及び第2のサイドウォ
ールの幅をそれぞれn型ソース・ドレイン領域の横方向
の拡散長及びp型ソース・ドレイン領域の横方向の拡散
長より僅かに小さくすることにより、第1のゲート電極
とn型ソース・ドレイン領域との重複部分及び第2のゲ
ート電極とp型ソース・ドレイン領域との重複部分のチ
ャネル長方向の長さを非常に短くし、かつほぼ等しくす
ることが可能になる。
【0022】従って、第1及び第2のゲート電極とn型
ソース・ドレイン領域との重複部分及びp型ソース・ド
レイン領域との重複部分に起因して発生する容量を低減
すると共に、第1のゲート電極とn型ソース・ドレイン
領域との間に高抵抗部となるオフセット領域が発生する
ことを防止することもできるため、第1及び第2のゲー
ト電極のゲート長が1μm以下の高密度・高集積の半導
体装置であっても、低温における高速動作を実現するこ
とができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図1は本発明の一実施例によるCMO
Sトランジスタを示す断面図、図2はその一部拡大図で
ある。例えばSi基板からなる半導体基板10表面のN
チャネルMOSトランジスタ領域及びPチャネルMOS
トランジスタ領域に、不純物濃度の低いp型ウェル12
及びn型ウェル14がそれぞれ選択的に形成され、これ
らp型ウェル12及びn型ウェル14は、フィールド酸
化膜16によって素子分離されている。
【0024】また、フィールド酸化膜16によって分離
された素子領域のp型ウェル12表面には、例えばAs
不純物が添加されたn+ 型ソース・ドレイン領域18
a、18bが相対して形成されている。そしてこれらn
+ 型ソース・ドレイン領域18a、18bは、単一不純
物濃度領域からなるシングルソース・ドレイン構造をな
している。
【0025】また、これらn+ 型ソース・ドレイン領域
18a、18b間に挟まれたp型ウェル12表面のp型
チャネル領域20上には、厚さ7nmのゲート酸化膜2
2を介して、厚さ40nmのWSi2 層と厚さ80nm
のポリシリコン層とが積層された複合層からなる幅0.
2μmのゲート電極24が形成されている。更に、この
ゲート電極24側壁には、SiO2 層からなる幅50n
mのサイドウォール26が形成されている。
【0026】同様にして、フィールド酸化膜16によっ
て分離された素子領域のn型ウェル14表面には、例え
ばB不純物が添加されたp+ 型ソース・ドレイン領域2
8a、28bが相対して形成されている。そしてこれら
+ 型ソース・ドレイン領域28a、28bも、単一不
純物濃度領域からなるシングルソース・ドレイン構造を
なしている。
【0027】また、これらp+ 型ソース・ドレイン領域
28a、28b間に挟まれたn型ウェル14表面のn型
チャネル領域30上には、厚さ7nmのゲート酸化膜3
2を介して、厚さ40nmのWSi2 層と厚さ80nm
のポリシリコン層とが積層された複合層からなる幅0.
2μmのゲート電極34が形成されている。更に、この
ゲート電極34側壁には、SiO2 層からなる幅100
nmのサイドウォール36が形成されている。
【0028】そしてこれら全体が、SiO2 層とBPS
G(Boro-Phospho Silicate Glass)層とが積層された
複合層からなる表面保護層38によって覆われている。
こうして、NチャネルMOSトランジスタ40とPチャ
ネルMOSトランジスタ42とを有するCMOSトラン
ジスタが構成されている。尚、このCMOSトランジス
タは、NチャネルMOSトランジスタ40のゲート電極
24とn+ 型ソース・ドレイン領域18a、18bとの
重複部分のチャネル長方向の長さと、PチャネルMOS
トランジスタ42のゲート電極34とp+型ソース・ド
レイン領域28a、28bとの重複部分のチャネル長方
向の長さは、非常に短く、かつ両者がほぼ等しいという
点に本実施例の特徴がある。
【0029】また、図2(a)、(b)に示されるよう
に、これらの重複部分のチャネル長方向の長さは、限り
なく零に近くなり、ゲート電極24端部とn+ 型ソース
・ドレイン領域18a、18bのチャネル側の端部とが
ほぼ一致し、かつゲート電極34端部とp+ 型ソース・
ドレイン領域28a、28bのチャネル側の端部とがほ
ぼ一致してもよい。
【0030】次に、図1のCMOSトランジスタの製造
方法を、図3〜図4に示す工程図を用いて説明する。S
i基板からなる半導体基板10表面のNチャネルMOS
トランジスタ形成予定領域及びPチャネルMOSトラン
ジスタ形成予定領域に、不純物濃度の低いp型ウェル1
2及びn型ウェル14をそれぞれ選択的に形成する。そ
してLOCOS(Local Oxide of Silicon)法を用い
て、半導体基板10上にフィールド酸化膜16を形成
し、p型ウェル12とn型ウェル14とを素子分離す
る。
【0031】続いて、温度850℃のドライ酸素雰囲気
中で熱酸化を行い、p型ウェル12及びn型ウェル14
上に、厚さ7nmのゲート酸化膜22、32をそれぞれ
形成する。そしてCVD(Chemical Vapor Deposition
)法を用いて、全面に厚さ40nmのWSi2 層及び
厚さ80nmのポリシリコン層を順に堆積した後、CC
4 /O2 をエッチングガスとするRIE(Reactive I
on Etching)により、所定の形状にパターニングする。
こうしてp型ウェル12及びn型ウェル14上に、それ
ぞれゲート酸化膜22、32を介して、積層されたWS
2 /ポリシリコン複合層からなる幅0.2μmのゲー
ト電極24、34をそれぞれ形成する(図3(a)参
照)。
【0032】次いで、CVD法を用いて、全面に厚さ5
0nmのSiO2 層44を堆積した後、このSiO2
44上にレジスト46を塗布する。そして通常のリソグ
ラフィ技術を用いて、NチャネルMOSトランジスタ形
成予定領域であるp型ウェル12上のみが開口され、P
チャネルMOSトランジスタ形成予定領域であるn型ウ
ェル14上が覆われるようにパターニングする(図3
(b)参照)。
【0033】次いで、このp型ウェル12上のみ開口さ
れたレジスト46をマスクとして、CF4 /CHF3
エッチングガスとするRIEにより、SiO2 層44を
50nmエッチングする。こうして、p型ウェル12上
のゲート電極24側壁に、SiO2 層44からなる幅5
0nmのサイドウォール26を形成する。続いて、ゲー
ト電極24及びその側壁のサイドウォール26、フィー
ルド酸化膜16、並びにレジスト46をマスクとして、
加速エネルギー50keV、ドーズ量4×1015cm-2
の条件で、As+ のイオン注入を行い、As+ 注入領域
18を形成する(図3(c)参照)。
【0034】次いで、レジスト46を除去した後、CV
D法を用いて、全面に厚さ50nmのSiO2 層48を
堆積する。そしてこのSiO2 層48上にレジスト50
を塗布した後、再びリソグラフィ技術を用いて、Pチャ
ネルMOSトランジスタ形成予定領域であるn型ウェル
14上のみが開口され、NチャネルMOSトランジスタ
形成予定領域であるp型ウェル12上が覆われるように
パターニングする(図4(d)参照)。
【0035】次いで、このn型ウェル14上のみ開口さ
れたレジスト50をマスクとして、CF4 /CHF3
エッチングガスとするRIEにより、SiO2 層44、
48を100nmエッチング除去する。こうして、n型
ウェル14上のゲート電極34側壁に、SiO2 層4
4、48からなる幅100nmのサイドウォール36を
形成する。
【0036】続いて、ゲート電極34及びその側壁のサ
イドウォール36、フィールド酸化膜16、並びにレジ
スト50をマスクとして、加速エネルギー4.5ke
V、ドーズ量1×1015cm-2の条件で、B+ のイオン
注入を行い、B+ 注入領域28を形成する(図4(e)
参照)。次いで、レジスト50を除去した後、CVD法
を用いて、全面に厚さ100nmのSiO2 層及び厚さ
300nmのBPSG層を順に堆積し、これら積層され
たSiO2 /BPSG複合層からなる表面保護層38を
形成する。
【0037】続いて、温度850℃の窒素雰囲気中にお
いて25分間のアニール処理を行い、As+ 注入領域1
8及びB+ 注入領域28内に注入されたイオン種を活性
化し、それぞれn+ 型ソース・ドレイン領域18a、1
8b及びp+ 型ソース・ドレイン領域28a、28bを
形成する。そしてn+ 型ソース・ドレイン領域18a、
18b間に挟まれたp型ウェル12表面がp型チャネル
領域20となり、p+型ソース・ドレイン領域28a、
28b間に挟まれたn型ウェル14表面がn型チャネル
領域30となる。こうして、NチャネルMOSトランジ
スタ40とPチャネルMOSトランジスタ42とを有す
るCMOSトランジスタを作製する。
【0038】尚、この熱工程において、B不純物はAs
不純物よりもその拡散距離が2倍程度長くなるため、n
+ 型ソース・ドレイン領域18a、18b中で活性化さ
れたAs不純物が横方向にサイドウォール26の幅だけ
拡散してゲート電極24端面に達する時間と、p+ 型ソ
ース・ドレイン領域28a、28b中で活性化されたB
不純物が横方向にサイドウォール36の幅だけ拡散して
ゲート電極34端面に達する時間とは、ほぼ等しい。従
って、上記図2(a)、(b)に示されるように、Nチ
ャネルMISトランジスタ40のn+ 型ソース・ドレイ
ン領域18a、18bのチャネル側端部及びPチャネル
MISトランジスタ42のp+ 型ソース・ドレイン領域
28a、28bのチャネル側端部を、ゲート電極24、
34のそれぞれの端部にほぼ一致させることが可能にな
る。
【0039】但し、n+ 型ソース・ドレイン領域18
a、18b及びp+ 型ソース・ドレイン領域28a、2
8bの横方向の拡散がゲート電極24、34端部に達し
ないと、その間に不純物濃度の低いオフセット領域が生
じることになる。従って、こうしたオフセット領域が生
じないよう、多少オーバーするように熱処理条件を設定
するため、通常は、ゲート電極24とn+ 型ソース・ド
レイン領域18a、18b及びゲート電極34とp+
ソース・ドレイン領域28a、28bとはそれぞれ僅か
に重複することになる。
【0040】そしてこの場合においても、サイドウォー
ル26、36の幅をそれぞれ制御することにより、Nチ
ャネルMOSトランジスタ40のゲート電極24とn+
型ソース・ドレイン領域18a、18bとの重複部分及
びPチャネルMOSトランジスタ42のゲート電極34
とp+ 型ソース・ドレイン領域28a、28bとの重複
部分のチャネル長方向の長さは、非常に短いだけでな
く、ほぼ等しくすることができる。
【0041】このように本実施例によれば、SiO2
44及びSiO2 層44、48のそれぞれの厚さに基づ
いて、ゲート電極24側壁に形成するサイドウォール2
6及びゲート電極34側壁に形成するサイドウォール3
6の幅をそれぞれ制御することにより、これらサイドウ
ォール26、36の幅を、それぞれゲート電極24及び
サイドウォール26をマスクとしてセルフアラインで注
入したn型不純物の横方向への拡散長及びゲート電極3
4及びサイドウォール36をマスクとしてセルフアライ
ンで注入されえたp型不純物の横方向への拡散長より僅
かに小さくすることが可能であるため、NチャネルMO
Sトランジスタ40のゲート電極24とn+ 型ソース・
ドレイン領域18a、18bとの重複部分及びPチャネ
ルMOSトランジスタ42のゲート電極34とp+ 型ソ
ース・ドレイン領域28a、28bとの重複部分のチャ
ネル長方向の長さを非常に短くし、かつほぼ等しくする
ことができる。
【0042】このため、これらゲート電極24、34と
+ 型ソース・ドレイン領域18a、18b及びp+
ソース・ドレイン領域28a、28bとの重複部分に起
因する容量を低減すると共に、ゲート電極24とn+
ソース・ドレイン領域18a、18bとの間の高抵抗部
となるオフセット領域の発生を防止することができる。
従って、ゲート電極24、34のゲート長が0.2μm
と非常に短い高密度・高集積のCMOSトランジスタで
あっても、低温における高速動作を実現することが可能
となる。
【0043】尚、ここで、上記の特開昭63−2260
55号、特開昭63−246865号、特開平1−27
2147号の各公報記載の発明との具体的な差異につい
て説明する。上記各公報記載の発明は、いずれもLDD
(Lightly Doped Drain )構造のCMOSトランジスタ
を前提とし、NチャネルMOSトランジスタにおいて、
ホットエレクトロン効果等によるソース・ドレイン領域
間の耐圧劣化を防止すべく、LDD部を一定以上の長さ
にする一方で、PチャネルMOSトランジスタにおい
て、ソース・ドレイン領域間の抵抗増大による電流駆動
力の劣化を防止すべく、LDD部を一定以下の長さにす
るため、PチャネルMOSトランジスタにおけるゲート
電極側壁のサイドウォールの幅を、NチャネルMOSト
ランジスタにおけるゲート電極側壁のサイドウォールの
幅よりも狭くしている点に特徴がある。
【0044】これに対して本発明は、まず、Nチャネル
MOSトランジスタ40及びPチャネルMOSトランジ
スタ42のn+ 型ソース・ドレイン領域18a、18b
及びp+ 型ソース・ドレイン領域28a、28bが、単
一不純物濃度領域からなるシングル構造をなしている点
で異なる。低温動作を行うCMOSトランジスタにあっ
ては、低温時において低濃度領域が高抵抗となり過ぎる
ため、LDD構造を採用することができないからであ
る。
【0045】また、NチャネルMOSトランジスタ40
及びPチャネルMOSトランジスタ42のサイドウォー
ル26、36の幅は、n+ 型ソース・ドレイン領域18
a、18b及びp+ 型ソース・ドレイン領域28a、2
8bの横方向への拡散長にそれぞれ対応させて制御する
ため、上記各公報記載の発明とは逆に、PチャネルMO
Sトランジスタ42のサイドウォール36の幅がNチャ
ネルMOSトランジスタ40のサイドウォール26の幅
よりも広くなる。
【0046】更に、上記各公報記載の発明の場合、同一
工程で形成した同一膜厚の絶縁膜をそれぞれ別個にエッ
チングする(特開昭63−226055号には、異方性
エッチングと等方性及び異方性を同時に有する複合エッ
チングとを使い分けることが開示されており、特開昭6
3−246865号及び特開平1−272147号に
は、単にそれぞれRIE等の異方性エッチングによると
されている)ことにより、異なる幅のサイドウォールを
それぞれ形成しているのに対して、本発明の場合は、厚
さの異なるSiO2 層44及びSiO2 層44、48を
それぞれエッチングすることにより、幅の異なるサイド
ウォール26、36をそれぞれ形成している。従って、
幅の異なるサイドウォールの形成方法においても、上記
各公報記載の発明と本発明とは相違する。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、N
チャネルMISトランジスタとPチャネルMISトラン
ジスタとを備え、低温で動作させる半導体装置におい
て、PチャネルMISトランジスタのゲート電極側壁の
サイドウォールの幅が、NチャネルMISトランジスタ
のゲート電極側壁のサイドウォールの幅よりも広いこと
により、p型ソース・ドレイン領域の横方向への拡散長
がn型ソース・ドレイン領域の横方向への拡散長よりも
長い場合に、NチャネルMISトランジスタのゲート電
極とn型ソース・ドレイン領域との重複部分及びPチャ
ネルMISトランジスタのゲート電極とp型ソース・ド
レイン領域との重複部分のチャネル長方向の長さを非常
に短くし、かつほぼ等しくすることが可能になる。
【0048】従って、ゲート電極とソース・ドレイン領
域との重複部分に起因する容量を低減すると共に、ゲー
ト電極とソース・ドレイン領域との間に高抵抗部となる
オフセット領域が発生することも防止することもでき、
ゲート長が1μm以下の高密度・高集積の半導体装置で
あっても、低温における高速動作を実現することが可能
となる。
【0049】また、本発明によれば、PチャネルMIS
トランジスタ形成予定領域において第1の絶縁膜をエッ
チングして第1のゲート電極側壁に第1のサイドウォー
ルを形成し、NチャネルMISトランジスタ形成予定領
域において第1及び第2の絶縁膜をエッチングして、第
2のゲート電極側壁に第2のサイドウォールを形成する
ことにより、第2のサイドウォールの幅が第1のサイド
ウォールの幅より広くなるように制御することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるCMOSトランジスタ
を示す断面図である。
【図2】図1のCMOSトランジスタの一部拡大図であ
る。
【図3】図1のCMOSトランジスタの製造方法を説明
するための工程図(その1)である。
【図4】図1のCMOSトランジスタの製造方法を説明
するための工程図(その2)である。
【図5】従来の製造方法によって作製したCMOSトラ
ンジスタの一部拡大図である。
【図6】従来の製造方法によって作製したCMOSトラ
ンジスタの一部拡大図である。
【符号の説明】
10…半導体基板 12…p型ウェル 14…n型ウェル 16…フィールド酸化膜 18…As+ 注入領域 18a、18b…n+ 型ソース・ドレイン領域 20…p型チャネル領域 22、32…ゲート酸化膜 24、34…ゲート電極 26、36…サイドウォール 28…B+ 注入領域 28a、28b…p+ 型ソース・ドレイン領域 30…n型チャネル領域 38…表面保護層 40…NチャネルMOSトランジスタ 42…PチャネルMOSトランジスタ 44、48…SiO2 層 46、50…レジスト 52…p型ウェル 54…n+ 型ソース・ドレイン領域 56、66…ゲート酸化膜 58…第1のゲート電極 60…第1のサイドウォール 62…n型ウェル 64…p+ 型ソース・ドレイン領域 68…第2のゲート電極 70…第2のサイドウォール 72…オフセット領域

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NチャネルMISトランジスタとPチャ
    ネルMISトランジスタとを備え、低温で動作させる半
    導体装置において、 前記NチャネルMISトランジスタの第1のゲート電極
    及び前記PチャネルMISトランジスタの第2のゲート
    電極の側壁に、それぞれ第1及び第2のサイドウォール
    が形成されており、 前記PチャネルMISトランジスタの前記第2のサイド
    ウォールの幅が、前記NチャネルMISトランジスタの
    前記第1のサイドウォールの幅よりも広いことを特徴と
    する半導体装置及びその製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記NチャネルMISトランジスタのn型ソース・ドレ
    イン領域及び前記PチャネルMISトランジスタのp型
    ソース・ドレイン領域が、それぞれ単一不純物濃度領域
    からなっていることを特徴とする半導体装置及びその製
    造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 前記NチャネルMISトランジスタにおける前記第1の
    ゲート電極と前記n型ソース・ドレイン領域との重複部
    分のチャネル長方向の長さと、前記PチャネルMISト
    ランジスタにおける前記第2のゲート電極と前記p型ソ
    ース・ドレイン領域との重複部分のチャネル長方向の長
    さとが、ほぼ等しいことを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の半導体装置において、 前記NチャネルMISトランジスタにおける前記第1の
    ゲート電極端部と前記n型ソース・ドレイン領域のチャ
    ネル側端部とがほぼ一致し、かつ前記PチャネルMIS
    トランジスタにおける前記第2のゲート電極端部と前記
    p型ソース・ドレイン領域のチャネル側端部とがほぼ一
    致していることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
    体装置において、 前記PチャネルMISトランジスタの前記第1のゲート
    電極及び前記NチャネルMISトランジスタの前記第2
    のゲート電極のゲート長が、それぞれ1μm以下である
    ことを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 NチャネルMISトランジスタとPチャ
    ネルMISトランジスタとを備え、低温で動作させる半
    導体装置の製造方法において、 半導体基板表面の前記NチャネルMISトランジスタ形
    成予定領域及び前記PチャネルMISトランジスタ形成
    予定領域上に、ゲート絶縁膜を介して第1及び第2のゲ
    ート電極をそれぞれ形成する工程と、 全面に、第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記NチャネルMISトランジスタ形成予定領域のみ開
    口された第1のレジストパターンを形成した後、前記第
    1のレジストパターンをマスクとして前記第1の絶縁膜
    をエッチングして、前記第1のゲート電極側壁に第1の
    サイドウォールを形成する工程と、 前記第1のゲート電極及び前記第1のサイドウォール並
    びに前記第1のレジストパターンをマスクとしてイオン
    注入を行い、前記NチャネルMISトランジスタ形成予
    定領域にn型ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記第1のレジストパターンを除去した後、全面に、第
    2の絶縁膜を形成する工程と、 前記PチャネルMISトランジスタ形成予定領域のみ開
    口された第2のレジストパターンを形成した後、前記第
    2のレジストパターンをマスクとして前記第1及び第2
    の絶縁膜をエッチングして、前記第2のゲート電極側壁
    に、前記第1のサイドウォールより幅の広い第2のサイ
    ドウォールを形成する工程と、 前記第2のゲート電極及び前記第2のサイドウォール並
    びに前記第2のレジストパターンをマスクとしてイオン
    注入を行い、前記PチャネルMISトランジスタ形成予
    定領域にp型ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記第2のレジストパターンを除去した後、全面に第3
    の絶縁膜を形成すると共にアニール処理を行い、前記n
    型ソース・ドレイン領域及び前記p型ソース・ドレイン
    領域に注入したイオン種を活性化する工程とを有するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第1及び第2の絶縁膜の膜厚をそれぞれ制御して、
    前記第1のサイドウォールの幅が前記n型ソース・ドレ
    イン領域の横方向の拡散長以下となるようにし、かつ前
    記第2のサイドウォールの幅が、前記p型ソース・ドレ
    イン領域の横方向の拡散長以下となるようにすることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第1及び第2のサイドウォールの幅をそれぞれ制御
    して、前記第1のゲート電極と前記n型ソース・ドレイ
    ン領域との重複部分のチャネル長方向の長さと、前記第
    2のゲート電極と前記p型ソース・ドレイン領域との重
    複部分のチャネル長方向の長さとが、ほぼ等しくなるよ
    うにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項6記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第1及び第2の絶縁膜の膜厚をそれぞれ制御して、
    前記第1のサイドウォールの幅が、前記n型ソース・ド
    レイン領域の横方向の拡散長とほぼ一致するようにし、
    かつ前記第2のサイドウォールの幅が、前記p型ソース
    ・ドレイン領域の横方向の拡散長とほぼ一致するように
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP5179433A 1993-07-20 1993-07-20 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH0737993A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5179433A JPH0737993A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5179433A JPH0737993A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 半導体装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0737993A true JPH0737993A (ja) 1995-02-07

Family

ID=16065784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5179433A Withdrawn JPH0737993A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0737993A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253198A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253198A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5436481A (en) MOS-type semiconductor device and method of making the same
US7479423B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US6436777B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3095564B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP4971593B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US5031008A (en) MOSFET transistor
US5658811A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JPH11297852A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7776695B2 (en) Semiconductor device structure having low and high performance devices of same conductive type on same substrate
JP2924763B2 (ja) 半導体装置の製造方法
EP0583008B1 (en) Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
US20070257318A1 (en) Method of Manufacturing Semiconductor Integrated Circuit Device, and Semiconductor Integrated Circuit Device Manufactured by the Method
JP2000036593A (ja) 半導体装置
JP3068270B2 (ja) Mos型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH1145995A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3264265B2 (ja) Cmos半導体装置及びその製造方法
JPH01283956A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH09135029A (ja) Mis型半導体装置及びその製造方法
JPH05226361A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH0737993A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS59231864A (ja) 半導体装置
JPH0964362A (ja) Mos型半導体装置とその製造方法
JPH05226593A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2997123B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04320378A (ja) メモリトランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20001003